2019-2020年高三数学 7.1空间几何体教案.doc

2019-2020年高三数学 7.1空间几何体教案【高考目标定位】一、空间几何体的结构及其三视图和直观图1、考纲点击（1）认识柱、锥、台、球及其简单组合体的结构特征，并能运用这些特征描述现实生活中简单物体的结构；（2）能画出简单空间图形（长方体、球、圆柱、圆锥、棱柱等的简易组合）的三视图，能识别上述三视图所表示的立体模型，会用斜二测法画出它们的直观图；（3）会用平行投影与中心投影两种方法画出简单空间图形的三视图与直观图，了解空间图形的不同表示形式；（4）会画某些建筑物的视图与直观图（在不影响图形特征的基础上，尺寸、线条等不作严格要求）。2、热点提示1、高考考查的热点是三视图和几何体的结构特征，借以考查空间想象能力；2、以选择、填空的形式考查，有时也出现在解答题中。二、空间几何体的表面积与体积1、考纲点击了解球、棱柱、棱锥、台的表面积和体积的计算公式（不要求记忆公式）；2、热点提示（1）通过考查几何体的表面积和体积，借以考查空间想象能力和计算能力；（2）多与三视图、简单组合体相联系；（3）以选择、填空的形式考查，属容易题。【考纲知识梳理】一、空间几何体的结构及其三视图和直观图1、多面体的结构特征（1）棱柱（以三棱柱为例）如图：平面ABC与平面A1B1C1间的关系是平行，ABC与A1B1C1的关系是全等。各侧棱之间的关系是：A1AB1BC1C，且A1A=B1B=C1C。（2）棱锥（以四棱锥为例）如图：一个面是四边形，四个侧面是有一个公共顶点的三角形。（3）棱台棱台可以由棱锥截得，其方法是用平行于棱锥底面的平面截棱锥，截面和底面之间的部分为棱台。2、旋转体的结构特征旋转体都可以由平面图形旋转得到，画出旋转出下列几何体的平面图形及旋转轴。3、空间几何体的三视图空间几何体的三视图是用正投影得到，在这种投影下，与投影面平行的平面图形留下的影子与平面图形的开关和大小是完全相同的，三视图包括正视图、侧视图、俯视图。4、空间几何体的直观图空间几何体的直观图常用斜二测画法来画，其规则是：（1）原图形中x轴、y轴、z轴两两垂直，直观图中，x轴、y轴的夹角为45o（或135o），z轴与x轴和y轴所在平面垂直；（2）原图形中平行于坐标轴的线段，直观图中仍平行。平行于x轴和z轴的线段长度在直观图不变，平行于y轴的线段长度在直观图中减半。5、平行投影与中心投影平行投影的投影线互相平行，而中心投影的投影线相交于一点。注：空间几何体的三视图和直观图在观察角度和投影效果上的区别是：（1）观察角度：三视图是从三个不同位置观察几何体而画出的图形；直观图是从某一点观察几何体而画出的图形；（2）投影效果：三视图是正投影下的平面图形，直观图是在平行投影下画出的空间图形。二、空间几何体的表面积和体积1、旋转体的表面积名称图形表面积圆柱S=2r(r+)圆锥S=r(r+)圆台球2、几何体的体积公式（1）设棱（圆）柱的底面积为S，高为h，则体积V=Sh;（2）设棱（圆）锥的底面积为S，高为h，则体积V=Sh;（3）设棱（圆）台的上、下底面积分别为S，S，高为h，则体积V=（+S）h;（4）设球半径为R，则球的体积V=。注：对于求一些不规则几何体的体积常用割补的方法，转化成已知体积公式的几何体进行解决。【热点难点精析】一、空间几何体的结构及其三视图和直观图（一）空间几何体的结构特征相关链接1、几种常见的多面体（1）正方体（2）长方体（3）直棱柱：指的是侧棱垂直于底面的棱柱，特别地当底面是正多边形时，这样的直棱柱叫正棱柱；（4）正棱锥：指的是底面是正多边形，且顶点在底面的射影是底面的中心的棱锥。特别地，各条棱均相等的正三棱锥又叫正四面体；（5）平行六面体：指的是底面为平行四边形的四棱柱。2、理解并掌握空间几何体的结构特征，对培养空间想象能力，进一步研究几何体中的线面位置关系或数量关系非常重要，每种几何体的定义都是非常严谨的，注意对比记忆。例题解析例1平面内的一个四边形为平行四边形的充要条件有多个，如两组对边分别平行，类似地，写出空间中的一个四棱柱为平行六面体的两个充要条件：充要条件 充要条件 思路解析：利用类比推理中“线面”再验证一下所给出的条件是否正确即可。解答：平行六面体实质是把一个平行四边形按某一方向平移所形成的几何体，因此“平行四边形”与“平行六四体”有着性质上的“相似性”。平行四边形平行六面体两组对边分别平行一组对边平行且相等对角线互相平分两组相对侧面分别平行一组相对侧面平行且全等对角线交于一点且互相平分答案：两组相对侧面分别平行；一组相对侧面平行且全等；对角线交于一点且互相平行；底面是平行四边形（任选两个即可）。例2一正方体表面沿着几条棱裁开放平得到如图的展开图，则在原正方体中（ ）A ABCD B ABEF C CDGH D ABGH解答：选C。折回原正方体如图，则C与E重合，D与B重合。显见CDGH（二）几何体的三视图相差链接1、几何体的三视图的排列规则：俯视图放在正视图的下面，长度与正视图一样，侧视图放在正视图右面，高度与正视图一样，宽度与俯视图一样，即“长对正，高平齐，宽相等”注意虚、实线的区别。注：严格按排列规则放置三视图，并用虚线标出长、宽、高的关系，对准确把握几何体很有利。2、应用：在解题的过程中，可以根据三视图的的及图中所涉及到的线段的长度，推断出原几何图形中的点、线、面之间的关系及图中一些线段的长度，这样我们就可以解出有关的问题。例题解析例如下的三个图中，上面的是一个长方体截去一个角后所得多面体的直观图，它的正视图和侧视图在下面画出（单位：cm）.在正视图下面，按照画三视图的要求画出该多面体的俯视图。思路解析：根据正视图和侧视图可确定出点G、F的位置，从而可以画出俯视图。解答：如图：（三）几何体的直观图相关链接画几何体的直观图一般采用斜二测画法，步骤清晰易掌握，其规则可以用“斜”（两坐标轴成450或1350）和“二测”（平行于y轴的线段长度减半，平行于x轴和z轴的线段长度不变）来掌握，在高考中常借助于求平面图或直观图的面积来考查画法中角度和长度的变化。例题解析例（1）如图是一个几何体的三视图，用斜二测画法画出它的直观图。（2）已知正三角形ABC的边长为a,那么ABC的平面直观图的面积为 思路解析：（1）三视图确定几何体结构画直观图（2）根据规则求出的高即可。解答：（1）由三视图知该几何体是一个简单的组合体，它的下部是一个不在此列四棱台，上部是一个正四棱锥。画法：画轴。如图，画x轴、y轴、z轴,使xOy=450,xOz=900.画底面。利用斜二测画法画出底面ABCD，在z轴上截取使等于三视图中相应高度，过作的平行线，Oy的平行线，利用与画出底面；画正四棱锥顶点。在Oz上截取点P，使P等于三视图中相应的高度；成图。连接，整理得到三视图表示的几何体的直观图如图所示。（2）如图、所示的实际图形和直观图。由图可知，在图中作答案：（四）截面问题例棱长为2的正四面体的四个顶点都在同一个球面上，若过该球球心的一个截面如图所示，求图中三角形（正四面体的截面）的面积。思路解析：截面过正四面体的两顶点及球心，则必过对棱的中点。解答：如图，ABE为题中的三角形，由已知得AB=2，BE=，BF=，AF=，ABE的面积为注：解决这类问题的关键是准确分析出组合体的结构特征，发挥自己的空间想象能力，把立体图和截面图对照分析，找出几何体中的数量关系。与球有关的截面问题为了增加图形的直观性，解题时常常画一个截面圆起衬托作用。二、空间几何体的表面积与体积（一）几何体的展开与折叠相关链接1、几何体的表面积，除球以外，都是利用展开图求得的。利用了空间问题平面化的思想。把一个平面图形折叠成一个几何体，再研究其性质，是考查空间想象能力的常用方法，所以几何体的展开与折叠是高考的一个热点；2、几何体的展开图（1）多面体的展开图；直棱柱的侧面展开图是矩形；正棱锥的侧面展开图是由一些全等的等腰三角形拼成的，底面是正多边形；正棱台的侧面展开图是由一些全等的等腰梯形拼成的，底面是正多边形。（2）旋转体的展开图圆柱的侧面展开图是矩形，矩形的长是底面圆周长，宽是圆柱的母线长；圆锥的侧面展开图是扇形，扇形的半径是圆锥的母线长，弧长是圆锥的底面周长；圆台的侧面展开图是扇环，扇环的上、下弧长分别为圆台的上、下底面周长。注：圆锥中母线长与底面半径r和展开图扇形中半径和弧长间的关系及符号容易混淆。例题解析例有一根长为3cm,底面半径为1cm的圆柱形铁管，用一段铁丝在铁管上缠绕2圈，并使铁丝的两个端点落在圆柱的同一母线的两端，则铁丝的最短长度为多少？思路解析：把圆柱沿这条母线展开，将问题转化为平面上两点间的最短距离。解答：把圆柱侧面及缠绕其上的铁丝展开，在平面上得到矩形ABCD（如图），由题意知BC=3cm，AB=4cm，点A与点C分别是铁丝的起、止位置，故线段AC的长度即为铁丝的最短长度。AC=5cm，故铁丝的最短长度为5cm。（二）几何体的表面积相关链接1、高考中对几何体的表面积的考查一般在客观题中，借以考查空间想象能力和运算能力，只要正确把握几何体的结构，准确应用面积公式，就可以顺利解决；2、多面体的表面积是各个面的面积之和。圆柱、圆锥、圆台的侧面是曲面，计算侧面积时需要将这个曲面展为平面图形计算，而表面积是侧面积与底面圆的面积之和；3、组合体的表面积应注意重合部分的处理。例题解析例如图是一个几何体的三视图，根据图中数据，可得该几何体的表面积是 思路解析：三视图直观图（圆柱与球的组合体）圆柱的底面半径、高及球半径代入公式求解解答：由三视图可知，该几何体是由一个球和圆柱组合而成的几何体，球的直径为2，圆柱的底面直径为2，高为3，则，几何体的表面积为S=4+8=12。答案：12（三）几何体的体积例一个正三棱锥的底面边长为6，侧棱长为，求这个三棱锥的体积。思路解析：本题为求棱锥的体积问题。已知底面边长和侧棱长，可先求出三棱锥的底面积和高，再根据体积公式求出其体积。解答：如图所示，正三棱锥S-ABC。设H为正三角形ABC的中心，连接SH，则SH的长即为该正三棱锥的高。连接AH并延长交BC于E，则E为BC的中点，且AHBC。ABC是边长为6的正三角形，AE=，AH= AE= 2。在ABC中，注：求锥体的体积，要选择适当的底面和高，然后应用公式进行计算即可。常用方法为：割补法和等积变换法：（1）割补法：求一个几何体的体积可以将这个几何体分割成几个柱体、锥体，分别求出锥体和柱体的体积，从而得出几何体的体积；（2）等积变换法：利用三棱锥的任一个面可作为三棱锥的底面。求体积时，可选择容易计算的方式来计算；利用“等积性”可求“点到面的距离”。